Công nghệ thông minh hỗ trợ giao tiếp với thế giới ảo

Máy tính thường không thể hiểu cử chỉ hoặc chuyển động ngón tay của chúng ta trừ khi có thêm cảm biến đặc biệt, máy ảnh hoặc công nghệ theo dõi chuyển động khác. Nhưng công nghệ mới do Stefan Seelecke và nhóm của ông phát triển không cần thêm công cụ, cảm biến hay máy ảnh - tất cả những gì nó sử dụng là một màng polymer đơn giản cung cấp cho máy tính cơ quan cảm giác mới một cách hiệu quả.

Stefan Seelecke, Giáo sư Hệ thống Vật liệu Thông minh tại Đại học Saarland, người cùng với nhóm nghiên cứu của ông nghiên cứu màng polymer thông minh này tại ZeMA, giải thích: “Loại màng chúng tôi sử dụng chỉ dày khoảng 50 micron (1 micron = 1 phần nghìn milimet), khiến chúng rất mỏng và cực kỳ nhẹ. Về cơ bản, loại màng polymer này đã sẵn sàng để sử dụng mà không yêu cầu bất kỳ công nghệ bổ sung nào để tạo ra”.

Điều đó có nghĩa trong thực tế là nếu màng được dán lên bề mặt dệt hoặc vật thể khác, nó bắt đầu cung cấp thông tin cho máy tính. Và nó cung cấp phản hồi cho người dùng dưới dạng tín hiệu xúc giác (xung, rung hoặc chuyển động đẩy) hoặc tín hiệu âm thanh (âm thanh). Phạm vi ứng dụng có thể có của các loại vải hoặc bề mặt thông minh này là rất lớn.

Một lĩnh vực ứng dụng đầy hứa hẹn khác liên quan đến việc kết hợp màng polymer vào quần áo mà trẻ em trong khu cách ly bệnh viện có thể mặc để trải nghiệm sự tiếp xúc cơ thể với cha mẹ. Một chiếc áo chui đầu được gắn màng thông minh hoạt động như lớp da thứ hai truyền những cái ôm và vuốt ve đến trẻ khi bố hoặc mẹ vuốt ve… tấm vải thông minh thứ hai.

Paul Motzki, người giữ chức giáo sư liên tổ chức về hệ thống vật liệu thông minh cho sản xuất đổi mới tại Đại học Saarland và ZeMA giải thích: “Màng polymer được in trên cả hai mặt bằng vật liệu dẫn điện phản ứng với sự thay đổi của điện trường đồng thời có mức tiêu thụ điện năng cực thấp. Nếu đặt một điện áp vào màng, lực hút tĩnh điện sinh ra sẽ khiến màng bị nén lại. Khi nén lại, màng sẽ giãn ra theo chiều ngang, do đó làm tăng diện tích bề mặt của nó, từ đó làm thay đổi điện dung của màng. Chúng tôi có thể ấn định một giá trị điện dung chính xác cho bất kỳ vị trí cụ thể nào của màng”. 

Biến quần áo thành… trạm sạc di động và thiết bị theo dõi chuyển động

Vật liệu linh hoạt, nhẹ và không độc hại này lý tưởng cho các ứng dụng đeo được. Một nhóm nhà nghiên cứu phát hiện ra phương pháp biến hàng dệt thành nguồn năng lượng. Điều này có nghĩa là một ngày nào đó, chiếc áo của bạn đang mặc có thể sạc điện thoại hoặc theo dõi sức khỏe của bạn, tất cả trong khi bạn đang di chuyển.

Các nhà khoa học Thụy Điển đang biến tầm nhìn này thành hiện thực. Họ phát triển một sợi tơ đặc biệt được phủ một lớp vật liệu nhựa dẫn điện. Sợi tơ sáng tạo này khai thác sức mạnh của nhiệt độ cơ thể để tạo ra điện. Vật liệu linh hoạt, nhẹ và không độc hại này lý tưởng cho mọi ứng dụng đeo được. Vải nhiệt điện tạo ra điện từ sự chênh lệch nhiệt độ - chẳng hạn như giữa cơ thể bạn và môi trường. Khi kết hợp với cảm biến, công nghệ này mang lại lợi ích cho chúng ta theo nhiều cách - từ cung cấp năng lượng cho thiết bị đeo được đến theo dõi sức khỏe, loại bỏ việc sử dụng pin. Sợi tơ được phủ một lớp polymer dẫn điện - một loại vật liệu nhựa có cấu trúc hóa học độc đáo cho phép dẫn điện.

Để chứng minh, nhóm nhà nghiên cứu tạo ra hai máy phát nhiệt điện: một nút áo và một mảnh vải có sợi chỉ. Khi các thiết bị này tiếp xúc với sự chênh lệch nhiệt độ, chúng tạo ra điện. Lượng điện áp được tạo ra thay đổi tùy theo sự chênh lệch nhiệt độ và lượng vật liệu dẫn điện hiện có. Chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì năng lượng mà vải tạo ra càng lớn. Vải lớn hơn tạo ra khoảng 6 milivôn ở mức chênh lệch nhiệt độ 30 độ C. Kết hợp với bộ chuyển đổi điện áp, nó có khả năng sạc các thiết bị di động qua USB. Sợi chỉ có hiệu quả trong hơn một năm và có thể chịu được nhiều lần giặt mà không bị mất khả năng dẫn điện.

Một nhóm nhà khoa học phát minh công nghệ đeo được sử dụng lưới sợi dẫn điện được khâu vào quần áo, ghi lại chuyển động của cơ thể gọi là SeamSleeve. Những sợi chỉ dẫn điện được khâu lại với nhau không chỉ cho phép tô điểm cho quần áo như một hành động thể hiện mà còn ghi và lưu lại chuyển động cơ thể của họ.

Nhóm nhà khoa học tạo ra những bước tiến trong công nghệ đeo mới SeamSleeve. Họ tiến hành nghiên cứu thực nghiệm phát triển loại quần áo mặc thường ngày có khả năng ghi lại chuyển động của cơ thể. Điều này đạt được bằng cách pha trộn các sợi dẫn điện vào đường may của quần áo để tạo ra các mạch điện có điện trở thay đổi theo chuyển động của người mặc. Mục tiêu cuối cùng là thiết kế phiên bản nâng cao của quần áo kỹ thuật số có khả năng cảm nhận và ghi lại chính xác chuyển động cơ thể.

Điều này áp dụng từ việc chăm sóc sức khỏe và phục hồi chức năng cho đến thiết bị điện tử tiêu dùng và khoa học thể thao, cải thiện cả kết quả sức khỏe và trải nghiệm của người dùng, giúp theo dõi và phân tích hoạt động thể chất hiệu quả hơn, có khả năng cải thiện mục tiêu về sức khỏe và thể chất của người đeo.